电气控制与PLC应用.ppt

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1、,电气控制与PLC应用,S7-200 PLC的指令系统,学习目标：,熟练掌握梯形图和语句表的编程方法，掌握基本指令和功能指令中的常用指令，了解和会用其他指令。通过对本章的学习，做到可以根据需要编制出结构较复杂的控制程序。,第6章 S7-200 PLC的指令系统,教学内容：,6.1 S7-200 PLC编程基础 6.2 S7-200 PLC的基本指令及编程方法 6.3 S7-200 PLC的功能指令及编程方法,第6章 S7-200 PLC的指令系统,S7-200系列PLC主机中有两类指令集：IEC11313指令集；SIMATIC指令集。IEC11313指令集是国际电工委员会（IEC）制定的PLC

2、国际标准11313Programming Language(编程语言)中推荐的标准语言，只能用梯形图（LAD）和功能块图（FBD）编程语言编程，通常指令执行时间较长。SIMATIC指令集是西门子公司为S7-200 PLC设计的编程语言，该指令通常执行时间短，而且可以用梯形图（LAD）、功能块图（FBD）和语句表（STL）三种编程语言。,6.1 S7-200 PLC编程基础6.1.1 编程语言,SIMATIC指令集是西门子公司专为S7-200 PLC设计的编程语言。该指令集中，大多数指令也符合IEC11313标准。SIMATIC指令集不支持系统完全数据类型检查。使用SIMATIC指令集，可以用梯

3、形图（LAD）、功能块图（FBD）和语句表（STL）编程语言编程。,返回,6.1.1 编程语言,1.梯形图（LAD）编程语言,图5-1 梯形图（LAD）,梯形图（LAD）是与电气控制电路相呼应的图形语言。它沿用了继电器、触头、串并联等术语和类似的图形符号，并简化了符号，还增加了一些功能性的指令。梯形图按自上而下，从左到右的顺序排列，最左边的竖线称为起始母线也叫左母线，然后按一定的控制要求和规则连接各个接点，最后以继电器线圈（或再接右母线）结束，称为一逻辑行或叫一“梯级”。通常一个梯形图中有若干逻辑行（梯级），形似梯子，如图5-1所示。,右母线省略,2.功能块图（FBD）编程语言,6.1.1 编

4、程语言,图5-2 功能块图（FBD）,对应图5-1中的I0.1常闭触点,功能块图（FBD）类似于普通逻辑功能图，它沿用了半导体逻辑电路的逻辑框图的表达方式。一般用一种功能方框表示一种特定的功能，框图内的符号表达了该功能块图的功能。功能块图通常有若干个输入端和若干个输出端。输入端是功能块图的条件，输出端是功能块图的运算结果。,6.1.1 编程语言,3.语句表（STL）编程语言,语句表（STL）是用助记符来表达PLC的各种控制功能的。它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言更直观易懂，编程简单，因此也是应用很广泛的一种编程语言。这种编程语言可使用简易编程器编程，但比较抽象，一般与梯形图语言配合使用，

5、互为补充。,图5-3 语句表（STL）,通常梯形图（LAD）程序、功能块图（FBD）程序、语句表（STL）程序可有条件的方便地转换（以网络为单位转换）。但是，语句表（STL）可以编写梯形图（LAD）或功能块图（FBD）无法实现的程序。,SIMATIC S7-200系列PLC数据类型可以是布尔型、整型和实型（浮点数）。实数采用32位单精度数来表示，其数值有较大的表示范围：正数为+1.175495E-38+3.402823E+38；负数为-1.175495E38-3.402823E+38。,6.1.2 数据类型,（1）数据类型及范围,在编程中经常会使用常数。常数数据长度可为字节、字和双字，在机器内

6、部的数据都以二进制存储，但常数的书写可以用二进制、十进制、十六进制、ASCII码或浮点数（实数）等多种形式。几种常数形式分别如表3.9所示。,（2）常数,6.1.3 主要编程元件,PLC在其系统软件的管理下，将用户程序储存区划分出若干个区，并将这些区域赋予不同的功能，由此组成了各种内部器件，即PLC的编程元件。这些编程元件沿用了传统继电器控制线路中的元件的名称，并根据其功能，分别称之为输入继电器、输出继电器、辅助继电器、变量继电器、定时器、计数器、数据继电器等等。编程元件的种类和数量因厂家、不同系列、不同型号不同而不同，编程元件的种类和数量越多，其功能越强。,返回,一、主要编程元件,一）编程元

7、件的基本特征,PLC编程元件的物理实质：电子电路及存储器。并不真正存在这些物理器件与连线，所以称为“软元件与软接线”，与此对应的只是存储器中的某些存储单元。在PLC中用逻辑与、逻辑或、逻辑非等逻辑运算来处理各种继电器的连接；编程元件和继电接触器的元件类似、具有线圈和常开、常闭触点；当线圈被选中（通电）时，常开触点闭合，常闭触点断开，当线圈失去选中件时，常闭接通，常开断开；可编程序控制器的编程元件可以有无数多个常开、常闭触点。,10,ONOFF,PLC内部存储单元与继电器的对应关系,6.1.3 主要编程元件,编程元件的基本特征,S7-200将编程元件统一归为存储器单元，存储单元按字节进行编址，无

8、论所寻址的是何种数据类型，通常应指出它在所在存储区域和在区域内的字节地址。每个单元都有惟一的地址，地址用名称和编号两部分组成。,二）主要编程元件,1、输入继电器I,输入继电器：作用是接受并存储输入到PLC中的现场的控制按钮、行程开关的开关信号，以及各种传感器等的输入信号。特点：其状态由外部信号决定，而不能由用户程序控制。本质就是PLC的存储系统中的输入映像寄存器，一个输入触点对应于某一位输入映像寄存器，与对应的输入端子相连。在使用中不必考虑接点的容量，即在编程时，可以通过使用输入继电器的触点，无限制地使用输入继电器的状态。基本输入输出单元继电器按字节编号，一般采用“字节.位”的方式表示，如：I

9、1.2。,二）主要编程元件,2、输出继电器Q,输出继电器：具有一对物理接点，与PLC的一个输出端子相连，可以直接驱动负载。特点：其状态只能由用户程序决定，而不可能由外部信号控制。本质就是PLC的存储系统中的输入映像寄存器，一个输入触点对应于某一位输入映像寄存器，与对应的输入端子相连。在使用中不必考虑接点的容量，即在编程时，可以通过使用输入继电器的触点，无限制地使用输入继电器的状态。基本输入输出单元继电器按字节编号，一般采用“字节.位”的方式表示，如：Q1.2。,3、辅助继电器M,它与外界没有联系，仅作运算的中间结果使用，有时也称作内部继电器或中间继电器，它不能直接驱动外部负载，外部负载的驱动要

10、通过输出继电器进行。这类辅助继电器的线圈与输出继电器一样有无数的电子常开和常闭触点。本质就是PLC的存储系统中的一个基本单元，它可以由所有编程元件（包括自己）的触点驱动。借助于辅助继电器，可以根据控制要求，在输入和输出之间建立复杂的控制逻辑和连锁关系。按字节编号，一般采用“字节.位”的方式表示，但是也可以字节、字双字为单位，用于存储数据，不过建议在存储数据时，采用变量寄存器V。可以无限制地使用。,4、特殊继电器SM,用来存储系统的状态变量及有关的控制参数和信息。它是用户程序与系统程序之间的界面，用户可以通过特殊继电器来沟通PLC与被控对象之间的信息，PLC通过特殊继电器为用户提供一些特殊的控制

11、功能和系统信息，用户也可以将对操作的特殊要求通过特殊继电器通知PLC。例如可以读取程序运行过程中的设备状态和运算结果信息，利用这些信息实现一些控制动作。用户也可以通过对某些特殊继电器位的直接设置，使设备实现某些功能。P110,5、变量寄存器V,S7-200中有大量变量寄存器，用于模拟量控制、数据运算、参数设置及存放程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果。变量寄存器可以以位为单位使用，也可以字节、字双字为单位使用。,6、定时器T,定时器相当于继电器系统中的时间继电器，可在程序中用于延时控制。S7-200的CPU22X系列的定时器数量有256个，T0T255。定时器精度有1ms（4个）、10ms（1

12、6个）、100ms（236个）。可以分为3种类型：接通延时定时器TON；断开延时型定时器TOF；保持接通延时定时器TONR。,计数器用来对输入脉冲的个数进行累计，实现计数值。使用时要先预置计数的设定值，当计数器触发后，计数器开始累积计数输入端的脉冲前沿的次数，当达到设定值时，计数器触点动作。S7-200的CPU22X系列的计数器数量有256个，编号0255。每个计数器都有一个16位的当前值寄存器及1个状态位C-bit。,7、计数器 C,8、高速计数器 HSC,普通计数器计数频率受到扫描周期的限制，高速计数不受扫描周期的限制，为32位的计数器。,9、状态继（顺序控制）电器 S,状态器S是构成状态

13、转移图的重要软元件，它与步进控制指令配合使用，可以在小型PLC上实现复杂的控制功能。,10、累加器AC,累加器用来暂存数据，它可以用来在子程序和父程序之间传递参数和数据、也可以用来存放运算数据、中间数据和结果。共有4个32位的累加器：AC0AC3。累加器存取数据的长度取决于所使用的质量，它支持字节、字、双字的存取，以字或字节存取时，访问的是低16位或低8位。,11、局部变量存储器L,用于存储局部变量。共有64个，其中60个可以用作暂时存储器或给子程序传递参数。与数据存储器V的区别：数据存储器用于存储全局变量，即它可以被任何一个程序读取；局部存储器的内容只是局部有效的。支持字节、字、双字的存取。

14、,12、模拟量输入寄存器AIW、模拟量输出寄存器AQW,用于模拟量的输入输出长度为16位，因此要用偶数字节地址来存取这些数据。,6.1.3 主要编程元件,PLC的存储器分为程序区、系统区、数据区。,程序区用于存放用户程序，存储器为EEPROM。系统区用于存放有关PLC配置结构的参数，如PLC主机及扩展模块的I/O配置和编址、配置PLC站地址，设置保护口令、停电记忆保持区、软件滤波功能等，存储器为EEPROM。数据区是S7-200 CPU提供的存储器的特定区域。它包括输入映象寄存器（I）、输出映像寄存器（Q）、变量存储器（V）、内部标志位存储器（M）、顺序控制继电器存储器（S）、特殊标志位存储器

15、（SM）、局部存储器（L）、定时器存储器（T）、计数器存储器（C）、模拟量输入映像寄存器（AI）、模拟量输出映像寄存器（AQ）、累加器（AC）、高速计数器（HC）。存储器为EEPROM和RAM。,返回,二、存储区域,6.1.3 存储器区域,1.数据区存储器的地址表示格式,(1)位地址格式 数据区存储器区域的某一位的地址格式为：Ax.y。必须指定存储器区域标识符A、字节地址x及位号y。例I4.5表示图5-4中黑色标记的位地址。I是变量存储器的区域标识符，4是字节地址，5是位号，在字节地址4与位号5之间用点号“.”隔开。,存储器是由许多存储单元组成，每个存储单元都有惟一的地址，可以依据存储器地址来

16、存取数据。数据区存储器地址的表示格式有位、字节、字、双字地址格式。,6.1.3 存储器区域,图5-4 位寻址格式,MSB表示最高位,LSB表示最低位,6.1.3 存储器区域,(2)字节、字、双字地址格式 数据区存储器区域的字节、字、双字地址格式为：ATx。必须指定区域标识符A、数据长度T以及该字节、字或双字的起始字节地址x。图5-5中，用VB100、VW100、VD100分别表示字节、字、双字的地址。VW100由VB100、VB101两个字节组成；VD100由VB100VB103四个组成。,图5-5字节、字、双字寻址格式,6.1.3 存储器区域,(3)其他地址格式 数据区存储器区域中，还包括定

17、时器存储器（T）、计数器存储器（C）、累加器（AC）、高速计数器（HC）等，它们是模拟相关的电器元件的。它们的地址格式为：Ay。由区域标识符A和元件号y组成，例T24表示某定时器的地址，T是定时器的区域标识符，24是定时器号，同时T24又可表示此定时器的当前值。,(1)输入/输出映像寄存器（I/Q）输入映像寄存器（I）PLC的输入端子是从外部接收输入信号的窗口。每一个输入端子与输入映像寄存器（I）的相应位相对应。输入点的状态，在每次扫描周期开始（或结束）时进行采样，并将采,2.数据区存储器区域,6.1.3 存储器区域,样值存于输入映像寄存器，作为程序处理时输入点状态的依据。输入映像寄存器的状态

18、只能由外部输入信号驱动，而不能在内部由程序指令来改变。输入映像寄存器（I）的地址格式为：位地址：I字节地址.位地址，如I0.1。字节、字、双字地址：I数据长度起始字节地址，如IB4、IW6、ID10。CPU226模块输入映像寄存器的有效地址范围为：I（0.015.7）；IB（015）；IW（014）；ID（012）。,6.1.3 存储器区域,输出映像寄存器（Q）每一个输出模块的端子与输出映像寄存器的相应位相对应。CPU将输出判断结果存放在输出映像寄存器中，在扫描周期的结尾，CPU以批处理方式将输出映像寄存器的数值复制到相应的输出端子上。通过输出模块将输出信号传送给外部负载。输出映像寄存器（Q）

19、地址格式为：位地址：Q字节地址.位地址，如Q1.1 字节、字、双字地址：Q数据长度起始字节地址，如QB5、QW8、QD11。CPU226模块输出映像寄存器的有效地址范围为：Q（0.015.7）；QB（015）；QW（014）；QD（012）。,6.1.3 存储器区域,在程序的执行过程中，对于输入或输出的存取通常是通过映像寄存器，而不是实际的输入、输出端子。S7-200 CPU执行有关输入输出程序时的操作过程如图5-6所示。,图5-6 S7-200 CPU输入、输出的操作,返回,6.1.3 存储器区域,(2)内部标志位存储器（M）内部标志位存储器（M）也称内部线圈，是模拟继电器控制系统中的中间继

20、电器，它存放中间操作状态，或存储其他相关的数据。内部标志位存储器（M）以位为单位使用，也可以字节、字、双字为单位使用。内部标志位存储器（M）的地址格式为：位地址：M字节地址.位地址，如M26.7。字节、字、双字地址：M数据长度起始字节地址，如MB11、MW23、MD26。CPU226模块内部标志位存储器的有效地址范围为：M（0.031.7）；MB（031）；MW（030）；MD（028）。,6.1.3 存储器区域,(3)变量存储器（V）变量存储器（V）存放全局变量、存放程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果或其他相关的数据。变量存储器是全局有效。全局有效是指同一个存储器可以在任一程序分区（主程序

21、、子程序、中断程序）被访问。V存储器的地址格式为：位地址：V字节地址.位地址，如V10.2。字节、字、双字地址：V数据长度起始字节地址，如VB20、VW100、VD320。CPU226模块变量存储器的有效地址范围为：V（0.05119.7）；VB（05119）；VW（05118）；VD（05116）。,6.1.3 存储器区域,(4)局部存储器（L）局部存储器用来存放局部变量。局部存储器是局部有效的。局部有效是指某一局部存储器只能在某一程序分区（主程序或子程序或中断程序）中使用。S7-200 PLC提供64个字节局部存储器,局部存储器可用作暂时存储器或为子程序传递参数。可以按位、字节、字、双字访

22、问局部存储器。可以把局部存储器作为间接寻址的指针，但是不能作为间接寻址的存储器区。局部存储器（L）的地址格式为：位地址：L字节地址.位地址，如L0.0。字节、字、双字地址：L数据长度起始字节地址，如LB33、LW44、LD55。CPU226模块局部存储器的有效地址范围为：L（0.063.7）；LB（063）；LW（062）；LD（060）。,6.1.3 存储器区域,(5)顺序控制继电器存储器（S）顺序控制继电器（S）用于顺序控制（或步进控制)。顺序控制继电器指令（SCR）基于顺序功能图（SFC）的编程方式。SCR指令提供控制程序的逻辑分段，从而实现顺序控制。顺序控制继电器存储器（S）的地址格式

23、为：位地址：S字节地址.位地址，如S3.1。字节、字、双字地址：S数据长度起始字节地址，如SB4、SW10、SD21。CPU226模块顺序控制继电器存储器的有效地址范围为：S（0.031.7）；SB（031）；SW（030）；SD（028）。,返回,6.1.3 存储器区域,(6)特殊标志位存储器（SM）特殊标志位（SM）即特殊内部线圈。它是用户程序与系统程序之间的界面，为用户提供一些特殊的控制功能及系统信息，用户对操作的一些特殊要求也通过特殊标志位（SM）通知系统。特殊标志位区域分为只读区域（SM0.0SM29.7，头30个字节为只读区）和可读写区域，在只读区特殊标志位，用户只能利用其触点。特

24、殊标志位存储器（SM）的地址表示格式为：位地址：SM字节地址.位地址，如SM0.1。字节、字、双字地址：SM数据长度起始字节地址，如SMB86、SMW100、SMD12。CPU226模块特殊标志位存储器的有效地址范围为：SM（0.0549.7）；SMB（0549）；SMW（0548）；SMD（0546）。,6.1.3 存储器区域,(7)定时器存储器（T）定时器是模拟继电器控制系统中的时间继电器。S7-200 PLC定时器的时基有三种：1ms、10ms、100ms。通常定时器的设定值由程序赋予，需要时也可在外部设定。定时器存储器地址表示格式为：T定时器号，如T24。S7-200 PLC定时器存储

25、器的有效地址范围为：T（0255）。(8)计数器存储器（C）计数器是累计其计数输入端脉冲电平由低到高的次数，有三种类型：增计数、减计数、增减计数。通常计数器的设定值由程序赋予，需要时也可在外部设定。计数器存储器地址表示格式为：C计数器号，如C3。S7-200 PLC计数器存储器的有效地址范围为：C（0255）。,6.1.3 存储器区域,(9)模拟量输入映像寄存器（AI）模拟量输入模块将外部输入的模拟信号的模拟量转换成1个字长的数字量，存放在模拟量输入映像寄存器（AI）中，供CPU运算处理。模拟量输入（AI）的值为只读值。模拟量输入映像寄存器（AI）的地址格式为：AIW起始字节地址，如AIW4。

26、模拟量输入映像寄存器（AI）的地址必须用偶数字节地址（如AIW0，AIW2，AIW4）来表示。CPU226模块模拟量输入映像寄存器（AI）的有效地址的范围为：AIW（062）。,返回,6.1.3 存储器区域,(10)模拟量输出映像寄存器（AQ）CPU运算的相关结果存放在模拟量输出映像寄存器（AQ）中，供D/A转换器将1个字长的数字量转换为模拟量，以驱动外部模拟量控制的设备。模拟量输出映像寄存器（AQ）中的数字量为只写值。模拟量输出映像寄存器（AQ）的地址格式为：AQW起始字节地址，如AQW10。模拟量输出映像寄存器（AQ）的地址必须用偶数字节地址（如AQW0，AQW2，AQW4）来表示。CPU

27、226模块模拟量输出映像寄存器（AQ）的有效地址的范围为：AQW（062）。,6.1.3 存储器区域,(11)累加器（AC）累加器是用来暂时存储计算中间值的存储器，也可向子程序传递参数或返回参数。S7-200 CPU提供了4个32位累加器（AC0、AC1、AC2、AC3）。累加器的地址格式为：AC累加器号，如AC0。CPU226模块累加器的有效地址范围为：AC（03）。累加器是可读写单元，可以按字节、字、双字存取累加器中的数值。由指令标识符决定存取数据的长度，例如，MOVB指令存取累加器的字节，DECW指令存取累加器的字，INCD指令存取累加器的双字。按字节、字存取时，累加器只存取存储器中数据

28、的低8位、低16位；以双字存取时，则存取存储器的32位。,6.1.3 存储器区域,(12)高速计数器（HC）高速计数器用来累计高速脉冲信号。当高速脉冲信号的频率比CPU扫描速率更快时，必须要用高速计数器计数。高速计数器的当前值寄存器为32位（bit），读取高速计数器当前值应以双字（32位）来寻址。高速计数器的当前值为只读值。高速计数器地址格式为：HC高速计数器号，如HC1。CPU226模块高速计数器的有效地址范围为：HC（05）。,6.1.4 寻址方式,1.立即寻址,指令中如何提供操作数或操作数地址，称为寻址方式。S7-200 PLC的寻址方式有：立即寻址、直接寻址、间接寻址。,立即寻址方式是

29、，指令直接给出操作数，操作数紧跟着操作码，在取出指令的同时也就取出了操作数，立即有操作数可用，所以称为立即操作数或立即寻址。CPU以二进制方式存储所有常数。指令中可用十进制、十六进制、ASCII码或浮点数形式来表示。表示格式举例如下：十进制常数：30112 十六进制常数：16#42FASCII常数：INPUT 实数或浮点常数：+1.1E-10 二进制常数：2#0101 1110,#为常数的进制格式说明符,返回,6.1.4 寻址方式,2.直接寻址,直接寻址方式是，指令直接使用存储器或寄存器的元件名称和地址编号，根据这个地址就可以立即找到该数据。操作数的地址应按规定的格式表示。指令中，数据类型应与

30、指令标识符相匹配。不同数据长度的寻址指令举例如下：位寻址：AND Q5.5字节寻址：ORB VB33，LB21字寻址：MOVW AC0，AQW2双字寻址：MOVD AC1，VD200,返回,6.1.4 寻址方式,3.间接寻址,间接寻址方式是，指令给出了存放操作数地址的存储单元的地址（也称地址指针）。可作为地址指针的存储器有：V、L、AC（13）可间接寻址的存储器区域有：I、Q、V、M、S、T（仅当前值）、C（仅当前值）。对独立的位（BIT）值或模拟量值不能进行间接寻址。(1)建立指针 间接寻址前，应先建立指针。指针为双字长，是所要访问的存储单元（最大为双字型32位）的物理地址。只能使用变量存储

31、器（V）、局部存储器（L）或累加器（AC1、AC2、AC3）作为指针，AC0不能用作间接寻址的指针。,6.1.4 寻址方式,将所要访问的存储器单元的地址装入用来作为指针的存储器单元或寄存器，装入的是地址而不是数据本身，格式如下：MOVD&VB200，AC1“&”为地址符号，与单元组合表示所对应单元的32位物理地址，VB200只是一个直接地址编码，并不是它的物理地址。指令中的第二个地址数据长度必须是双字长，如：AC、LD和VD。这里地址“VB200”要用32位表示，因而必须使用双字传送指令（MOVD）。指令中的&VB200如果改为&VW200或&VD200效果完全相同。因为具体的寻址范围取决于随

32、后的间接存取指令类型。,6.1.4 寻址方式,(2)间接存取 依据指针中的内容值作为地址存取数据。使用指针可存取字节、字、双字型的数据，下面两条指令是建立指针和间接存取的应用方法：MOVD&VB200，AC1 MOVW*AC1，AC0 执行指令MOVW*AC1，AC0，把指针中的内容值（VB200）作为地址，由于指令MOVW的标识符是“W”，因而指令操作数的数据长度应是字型，把地址VB200、VB201处2个字节的内容（1234）传送到AC0。指针处的值（即1234），为字型数据，如图5-7所示，操作数（AC1）前面的“*”号表示该操作数（AC1）为指针。,返回,6.1.4 寻址方式,图5-7

33、 间接寻址,把VB200的地址送入AC1建立指针,把指针处的值送到AC0,本指令是MOVW，为字型长度，则AC0的高16位空闲未用；若是MOVD双字型指令，则将VB200VB203的内容(即12345678)送到AC0,这里给出的是起始字节地址，而并不表示数据长度（由随后间接存取指令类型决定）为字型。所以，如果改为&VB200或&VD200效果完全相同。,6.1.4 寻址方式,(3)修改指针 存取连续地址的存储单元中数据时，通过修改指针可以非常方便地存取数据。在S7-200 PLC中，指针的内容不会自动改变，可用自增或自减等指令修改指针值。这样就可连续地存取存储单元中的数据。图5-8中，用两次

34、自增指令INCD AC1，将AC1指针中的值（VB200）修改为VB202后，指针即指向新地址VB202。执行指令MOVW*AC1，AC0，这样就可在变量存储器（V）中连续地存取数据，将VB202、VB203二个字节的数据（5678）传送到AC0。,6.1.4 寻址方式,修改指针值时，应根据存取的数据长度来进行调整。若对字节进行存取，指针值加1（或减1）；若对字进行存取、或对定时器、计数器的当前值进行存取，指针值加2（或减2）；若对双字进行存取，则指针值加4（或减4）。图5-8中，存取的数据长度是字型数据，因而指针值加2。,图5-8 修改指针,把指针增加两次，指向下一个字,把AC1（VW202

35、）所指向的字数值送到AC0,6.1.5 用户程序结构,用户程序可分为三个程序分区：主程序、子程序（可选）和中断程序（可选）。,主程序（OB1）：是用户程序的主体。CPU在每个扫描周期都要执行一次主程序指令。子程序：是程序的可选部分，只有当主程序调用时，才能够执行。合理使用子程序，可以优化程序结构，减少扫描时间。中断程序：是程序的可选部分，只有当中断事件发生时，才能够执行。中断程序可在扫描周期的任意点执行。,返回,6.1.6 编程的一般规则,1.网络 在梯形图（LAD）中，程序被分成称为网络的一些程序段。每个梯形图网络是由一个或多个梯级组成。功能块图（FBD）中，使用网络概念给程序分段。语句表（

36、STL）程序中，使用“网络”这个关键词对程序分段。对梯形图、功能块图、语句表程序分段后，就可通过编程软件实现它们之间的相互转换。,返回,6.1.6 编程的一般规则,2.梯形图（LAD）/功能块图（FBD）梯形图中左、右垂直线称为左、右母线。STEP7-Micro/WIN32梯形图编辑器在绘图时，通常将右母线省略。在左、右母线之间是由触点、线圈或功能框组合的有序排列。梯形图的输入总是在图形的左边，输出总是在图形的右边，因而触点与左母线相连，线圈或功能框终止右母线，从而构成一个梯级。在一个梯级中，左、右母线之间是一个完整的“电路”，不允许“短路”、“开路”，也不允许“能流”反向流动。功能块图中输入

37、总是在框图的左边，输出总是在框图的右边。,6.1.6 编程的一般规则,3.允许输入端、允许输出端 在梯形图（LAD）、功能块图（FBD）中，功能框的EN端是允许输入端，功能框的允许输入端必须存在“能流”，即与之相连的逻辑运算结果为1（即EN=1），才能执行该功能框的功能。在语句表（STL）程序中没有EN允许输入端，但是允许执行STL指令的条件是栈顶的值必须是“1”。在梯形图（LAD）、功能块图（FBD）中，功能框的ENO端是允许输出端，允许功能框的布尔量输出。用于指令的级联。如果执行过程中存在错误，那么“能流”就在出现错误的功能框终止，即ENO=0。,6.1.6 编程的一般规则,4.条件/无条

38、件输入 条件输入：在梯形图（LAD）、功能块图（FBD）中，与“能流”有关的功能框或线圈不直接与左母线连接。无条件输入：在梯形图（LAD）、功能块图（FBD）中，与“能流”无关的功能框或线圈直接与左母线连接。例如LBL、NEXT、SCR、SCRE等。5.无允许输出端的指令 在梯形图（LAD）、功能块图（FBD）中，无允许输出端（ENO）的指令方框，不能用于级联。如CALL SBR N（N1，）子程序调用指令和LBL、SCR等。,6.2 S7-200 PLC的基本指令及编程方法,S7-200 PLC的基本指令多用于开关量逻辑控制，本节着重介绍梯形图指令和语句表指令，并讨论基本指令的功能及编程方法

39、。编程时，应注意各操作数的数据类型及数值范围。CPU对非法操作数将生成编译错误代码。有关S7-200 CPU模块操作数的范围如表5-5所示。,返回,6.2.1 基本逻辑指令,基本逻辑指令在语句表语言中是指对位存储单元的简单逻辑运算，在梯形图中是指对触点的简单连接和对标准线圈的输出。S7-200可编程序控制器使用一个逻辑堆栈来分析控制逻辑，用语句表编程时要根据这一堆栈逻辑进行组织程序，用相关指令来实现堆栈操作，用梯形图和功能框图时，程序员不必考虑主机的这一逻辑，这两种编程工具自动地插入必要的指令来处理各种堆栈逻辑操作。S7-200可编程序控制器的主机逻辑堆栈结构如表5-6所示。,返回,6.2.1

40、 基本逻辑指令,逻辑堆栈结构是由九个堆栈存储器位组成的串联堆栈，栈顶是布尔型数据进出堆栈的必由之路。进栈时，数据由栈顶压入，堆栈中原来所存的数据被串行下移一格，如果原来STACK（堆叠）8中存有数据，则这数据被推出堆栈而自动丢失。出栈时，数据从栈顶被取出，所有数据串行上移一格，STACK 8中随机地装入一个数值。,表5-6 逻辑堆栈结构,栈顶,6.2.1 基本逻辑指令,栈顶STACK 0在此逻辑堆栈的位运算中兼有累加器的作用，存放第一操作数。对于简单逻辑指令，通常是进栈操作和一些最简单的位运算，这些运算是栈顶与第二个堆栈的内容进行与、或、非等逻辑运算。对于复杂指令，可以是堆栈中的其他数据位直接

41、进行运算，结果经栈顶弹出。基本逻辑指令主要包括标准触点指令、正负跳变指令、置位和复位指令等，主要是与位相关的输入输出及触点的简单连接。,6.2.1 基本逻辑指令,1.标准触点指令 标准触点指令有LD、LDN、A、AN、O、ON、NOT、=指令（语句表）。这些指令对存储器位在逻辑堆栈中进行操作。由于堆栈存储单元数的限制，语句表中A、O、AN、ON指令最多可以连用有限次。同样，梯形图中，最多一次串联或并联的触点数也有一定限制，功能框图中AND和OR指令盒中输入的个数也不能超过这个范围 标准触点指令中如果有操作数，则为BOOL型，操作数的编址范围可以是：I、Q、M、SM、T、C、S、V、L。,返回,

42、6.2.1 基本逻辑指令,（1）装入常开指令：LD,在梯形图中，每个从左母线开始的单一逻辑行、每个程序块（逻辑梯级）的开始、指令盒的输入端都必须使用LD或LDN这两条指令。以常开触点开始时用LD指令，以常闭触点开始时则用LDN指令。本指令对各类内部编程元件的常开触点都适用。指令格式：LD bit；例：LD I0.2,（2）装入常闭指令：LDN,每个以常闭触点开始的逻辑行都使用这一指令，各类内部编程元件的常闭触点都适用。指令格式：LDN bit；例：LDN I0.2,6.2.1 基本逻辑指令,（3）与常开指令：A,即串联一个常开触点。由于堆栈存储器数量的限制，梯形图中，一次最多可以有七个常开触点

43、串联。指令格式：A bit；例：A M2.4,（4）与常闭指令：AN,即在梯形图中串联一个常闭触点。在一个逻辑行中，最多可以连用六次。指令格式：AN bit；例：AN M2.4,（5）或常开指令：O,即并联一个常开触点。在梯形图中，一次最多可以有七个触点相互并联。指令格式：O bit；例：O M2.6,6.2.1 基本逻辑指令,（6）或常闭指令：ON,即并联一个常闭触点。在梯形图中，一次最多可以连用六次。指令格式：ON bit；例：ON M2.6,（7）输出指令：=,将逻辑运算结果输出到指定存储器位或输出继电器对应的映像寄存器位，以驱动本位线圈。指令格式：=bit；例：=Q2.6,在语句表中，

44、LD、LDN、A、AN、O、ON、这几条指令的执行对逻辑堆栈的影响分别如表5-7、表5-8及其后的说明。,返回,6.2.1 基本逻辑指令,指令LD I0.1（假设I0.1=1）执行情况如表5-7所示。如果是LDN指令，则将操作数取反后再装入栈顶，其他操作相同。,表5-7 LD I0.1的执行,原值S0串行下移一个单元,其余以此类推。,原S8自动丢失。,6.2.1 基本逻辑指令,指令A I0.2（假设I0.2=0）执行情况如表5-8所示。如果是AN指令，则将操作数取反后再和栈顶值相与，结果放回栈顶。即：1*1=1 S0,表5-8 指令A I0.2的执行,除S0值外，其他各值不变.,6.2.1 基

45、本逻辑指令,程序实例：仔细比较不同编程工具的区别与联系。,LD I0.0/装入常开触点O I0.1/或常开触点A I0.2/与常开触点=Q0.0/输出触点，/如果本梯级中将I0.1的触点改/为Q0.0的常开触点，则成为电/机起动停止控制环节的梯形图LDN I0.0/装入常闭触点ON I0.1/或常闭触点AN I0.2/与常闭触点=Q0.1/输出触点LD I0.0/O I0.1/A I0.2/NOT/取非，即输出反相=Q0.3/,图5-9 标准触点LAD和STL例,返回,6.2.1 基本逻辑指令,LD I0.0/O I0.1/A I0.2/=Q0.0/LDN I0.0/ON I0.1/AN I0

46、.2/=Q0.1/LD I0.0/O I0.1/A I0.2/NOT/=Q0.3/,图5-10 标准触点FBD例,6.2.1 基本逻辑指令,程序执行的时序图如图5-11所示。,图5-11 时序图,由于取非指令NOT缘故，Q0.0与Q0.3反相,6.2.1 基本逻辑指令,2.正负跳变指令 正负跳变指令在梯形图中以触点形式使用。用于检测脉冲的正跳变（上升沿）或负跳变（下降沿），利用跳变让能流接通一个扫描周期，即可以产生一个扫描周期长度的微分脉冲，常用此脉冲触发内部继电器线圈。（1）正跳变指令：EU,正跳变触点检测到脉冲的每一次正跳变后，产生一个微分脉冲。指令格式：EU（无操作数）,返回,6.2.1

47、 基本逻辑指令,（2）负跳变指令：ED,负跳变触点检测到脉冲的每一次负跳变后，产生一个微分脉冲。指令格式：ED（无操作数）正、负跳变触点指令编程举例如图5-12所示。,图5-12 正、负跳变触点指令编程,一个扫描周期长度,6.2.1 基本逻辑指令,3.置位和复位指令 置位即置1，复位即置0。置位和复位指令可以将位存储区的某一位开始的一个或多个（最多可达255个）同类存储器位置1或置0。这两条指令在使用时需指明三点：操作性质、开始位和位的数量。各操作数类型及范围如表5-9所示。,表5-9 置位和复位指令操作数类型及范围,6.2.1 基本逻辑指令,（1）置位指令：S,将位存储区的指定位（位bit）

48、开始的N个同类存储器位置位。指令格式：S bit，N；例：S Q0.0，1,（2）复位指令：R,将位存储区的指定位（位bit）开始的N个同类存储器位复位。当用复位指令时，如果是对定时器T位或计数器C位进行复位，则定时器或计数器位被复位，同时，定时器或计数器的当前值被清零（对减计数器例外）。指令格式：R bit，N；例：R Q0.2，3,返回,6.2.1 基本逻辑指令,在语句表（STL）中，当栈顶值为1时，才能执行置位指令S或复位指令R。置位后即使栈顶值变为0，仍保持置位；复位后即使栈顶值变为0，仍保持复位。可见这两条指令均有“记忆”功能。置位和复位指令应用编程序举例如图5-13所示。,图5-1

49、3 置位复位指令,6.2.2 立即操作指令,立即指令允许对输入和输出点进行快速和直接存取。当用立即指令读取输入点的状态时，相应的输入映像寄存器中的值并未发生更新；用立即指令访问输出点时，访问的同时，相应的输出寄存器的内容也被刷新。只有输入继电器I和输出继电器Q可以使用立即指令。,返回,6.2.2 立即操作指令,1.立即触点指令 在每个标准触点指令的后面加“I”。指令执行时，立即读取物理输入点的值，但是不刷新相应映像寄存器的值。,这类指令包括：LDI、LDNI、AI、ANI、OI和ONI。下面以LDI指令为例。指令格式：LDI bit（bit只能是I类型）例：LDI I0.2,6.2.2 立即操

50、作指令,2.立即输出指令3.立即置位指令,=I，立即输出指令。用立即指令访问输出点时，把栈顶值立即复制到指令所指定的物理输出点，同时，相应的输出映像寄存器的内容也被刷新。指令格式：=I bit（bit只能是Q类型）例：=I Q0.2,SI，立即置位指令。用立即置位指令访问输出点时，从指令所指出的位（bit）开始的N个（最多为128个）物理输出点被立即置位，同时，相应的输出映像寄存器的内容也被刷新。指令格式：SI bit，N;例：SI Q0.0，2,6.2.2 立即操作指令,4.立即复位指令,RI，立即复位指令。用立即复位指令访问输出点时，从指令所指出的位（bit）开始的N个（最多为128个）物